资源简介

第3章　能量的转化与守恒
第4节　简单机械
第2课时　杠杆平衡条件及应用
基础过关全练
1.(2023浙江杭州十三中期中)如图所示,保持杠杆在水平位置平衡,在其他条件不变的情况下,下列操作能使弹簧测力计示数变大的是 (　　)
A.仅减少钩码的个数
B.仅将钩码悬挂点的位置向右移
C.仅使弹簧测力计向右倾斜
D.仅将弹簧测力计悬挂点的位置向右移
2.(2023浙江杭州余杭期中)如图所示,OB=BA,在A点施加一个力,使轻质杠杆OA在水平位置静止,以下说法正确的是 (　　)
A.杠杆OA一定是一个省力杠杆
B.杠杆OA一定是一个费力杠杆
C.在A点施加的最小力的大小为
D.在A点施加的力不能大于G
3.如图所示为家庭电路常用的两种墙壁开关。其按钮可绕面板内某轴转动,甲是较早的开关,现在逐渐被乙这种开关取代。由于在按压开关时,相当于一个杠杆,那么甲开关易被损坏,乙开关不容易被损坏的根本原因是乙开关 (　　)
A.可以增大阻力臂,减小动力作用点移动的距离
B.可以减小动力臂,减小动力作用点移动的距离
C.可以增大动力臂,使按压开关的力变小
D.可以减小阻力臂,减小动力做的功
4.【新方法·模型法】(2022黑龙江哈尔滨中考)在探究“杠杆平衡条件”的实验中,杠杆在　　　位置平衡最便于测力臂。如图所示,杠杆已经平衡,如果在右侧钩码下增加一个钩码,杠杆将失去平衡,由此可以猜想:杠杆平衡可能与力的　　　　有关。
能力提升全练
5.【新题型·微型实验】(2022浙江绍兴中考,12,★☆☆)小敏在做“探究杠杆平衡条件”的实验时,先后出现杠杆右端下降的现象。为使杠杆水平平衡,下列操作正确的是 (　　)
甲
乙
A.图甲中平衡螺母向左调节;图乙中右侧钩码向左移动
B.图甲中平衡螺母向左调节;图乙中右侧钩码向右移动
C.图甲中平衡螺母向右调节;图乙中左侧钩码向左移动
D.图甲中平衡螺母向右调节;图乙中左侧钩码向右移动
6.【新方法·模型法】(2023浙江杭州十中期中,5,★☆☆)如图所示,O是杠杆的支点,一重物挂于A点,为使杠杆水平平衡,需在B点施加一个力并使该力最小,该力应沿 (　　)
A.BM方向　　B.BN方向
C.BP方向　　D.BQ方向
7.【新题型·创新实验】(2022山东枣庄中考,16,★★☆)如图所示是生活中常见的杆秤。称量时杆秤在水平位置平衡,被测物体和秤砣到提纽的距离分别为0.05 m、0.2 m,秤砣的质量为0.1 kg,秤杆的质量忽略不计,则被测物体的质量为　　　　kg。若秤砣有缺损,则杆秤所测物体的质量会　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。
8.[2022江苏苏州中考,22(1),★☆☆]在图中画出杠杆的阻力臂l,并在A点画出使杠杆静止在图示位置的最小力F。
9.【学科素养 · 探究实践】(2023浙江宁波海曙雅戈尔中学期中,24,★★☆)如图1、2所示为小科做的“探究杠杆的平衡条件”实验。
图1
图2
图3
(1)如图1所示杠杆静止,此时杠杆处于　　(选填“平衡”或“非平衡”)状态;为了便于读出力臂大小,小科调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;
(2)如图2所示,小科同学设计了两种实验方案来探究:第一种是弹簧测力计沿竖直方向拉,其读数为F1;第二种是弹簧测力计倾斜拉,其读数为F2。在左侧物体的位置及质量不变的情况下,两次弹簧测力计读数F1　　(选填“<”“=”或“>”)F2;
(3)小思同学用图3装置进行探究,发现当杠杆水平平衡时,无法得出杠杆平衡条件,其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
10.【学科素养 ·探究实践】(2022河南中考,18,★★☆)在探究杠杆平衡条件的实验中:
图1
图2
(1)将装置放在水平桌面上,静止时如图1所示。为了使杠杆在水平位置平衡,应将螺母向　　(选填“左”或“右”)调节。
(2)实验中,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,第1、2次杠杆平衡时的数据已填入表格。图2是第3次杠杆平衡时的情境,此次杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据①为　　,②为　　。
实验 次数 动力 F1/N 动力臂 l1/m 阻力 F2/N 阻力臂 l2/m
1 2.5 0.2 2 0.25
2 2 0.15 1.5 0.2
3 1.5 0.1 ① ②
(3)分析实验数据,可归纳出杠杆的平衡条件:　　　　　　　　　。
(4)某小组对实验过程交流、讨论后,按图3所示又进行了实验。老师肯定了他们的做法,并指出,用弹簧测力计斜拉可使结论更具普遍性,因为这样做改变了　　。在测量拉力F的力臂时,小组内有不同的意见,你认为拉力F的力臂应为　　(选填“OA”“OB”或“AB”)。
图3素养探究全练
11.【学科素养 ·科学思维】(2022浙江台州中考)图甲是一种太阳能“摆叶花”,其摆动原理如图乙所示。塑料摆叶AOB是硬质整体,由摆杆OB和叶瓣OA组成,可视为绕固定点O自由转动的杠杆。
甲
乙
(1)图乙为断电静止时的状态,叶瓣OA重0.04牛,C是其重力作用点。摆杆OB质量不计,B端固定着一块小磁铁,C、O、D在同一水平线上。求磁铁受到的重力是多少牛
(2)线圈E有电流时,推动磁铁向左上方运动,则线圈E上端的磁极是　　　　极。
(3)线圈E推动磁铁向左上方运动,使摆叶AOB顺时针小幅摆动后,立即断电,摆叶AOB会自动逆时针摆回来。请利用杠杆知识对上述现象作出分析。
答案全解全析
基础过关全练
1.C　仅减少钩码的个数时,阻力减小,阻力臂、动力臂都不变,由F1L1=F2L2可知,弹簧测力计的示数变小,故A不符合题意;仅将钩码悬挂点的位置向右移时,阻力不变,阻力臂减小,动力臂不变,由F1L1=F2L2可知,弹簧测力计的示数变小,故B不符合题意;保持弹簧测力计悬挂点的位置不变,仅使测力计向右倾斜时,阻力、阻力臂都不变,动力臂减小,由F1L1=F2L2可知,弹簧测力计的示数变大,故C符合题意;仅将弹簧测力计悬挂点的位置向右移时,阻力、阻力臂都不变,动力臂变大,由F1L1=F2L2可知,弹簧测力计的示数变小,故D不符合题意。故选C。
2.C　A点施加力的方向不同,力臂的大小不同,不能确定动力臂与阻力臂的大小关系,所以杠杆OA可能是等臂杠杆,也可能是省力杠杆或费力杠杆,故A、B错误;若在A点施加一个最小的力,应使其力臂最长,为OA,所以力的方向应垂直于OA向上;根据杠杆的平衡条件知F×OA=G×OB,因为OA=2OB,所以2F=G,解得F=,故C正确;在A点施加力,当动力臂小于阻力臂时,杠杆OA是费力杠杆,此时在A点施加的力大于G,故D错误。故选C。
3.C　乙开关与甲开关相比可以增大动力臂,使按压开关的力变小,不容易被损坏,故C正确。
4.水平　大小
解析　因为重力的方向竖直向下,所以钩码对杠杆的拉力也是竖直向下的,当杠杆在水平位置平衡时,由力臂的定义可知,此时力的作用点与支点的距离等于力臂大小,即可在杠杆上直接读出力臂的大小,故为了方便测量力臂的大小,应使杠杆在水平位置平衡;如果在右侧钩码下增加了一个钩码,改变了杠杆右侧所受力的大小,杠杆将失去平衡,由此可以猜想:杠杆平衡可能与力的大小有关。
能力提升全练
5.A　图甲中,杠杆左端高、右端低,说明杠杆右端偏重,要使杠杆在水平位置平衡,平衡螺母应当向左调节。图乙中,由杠杆平衡条件可知,可以将右侧钩码向左移动减小力臂,或者左侧钩码向左移动增大力臂。故选A。
6.A　由图可知,O点为支点,A点挂一重物,阻力方向竖直向下,为使杠杆在水平位置平衡,应在B点施加一个方向向上的力,要使该力最小,由杠杆平衡条件可知,在阻力和阻力臂一定的情况下,应使动力臂最大。由图可知,BM方向的动力对应的动力臂最长,所以该力应沿BM方向。故选A。
7.0.4　偏大
解析　如解析图所示,由杠杆平衡条件可知F1·OA=F2·OB,即m1g·OA=m2g·OB,m1===0.4 kg。若秤砣有缺损,F2减小,而F1·OA不变,为使杠杆平衡,OB应变大,则杆秤所测物体的质量会偏大。
8.如图所示
解析　O点为支点,向下拉杠杆的力为阻力,则过支点O做阻力作用线的垂线段即阻力臂l;由杠杆平衡条件可知,当阻力、阻力臂一定时,动力臂越大,动力越小。F作用在A点,当OA为F的力臂时,力臂最大,此时力F最小,且F的方向垂直于力臂OA向上。
9.(1)平衡　(2)<　(3)杠杆自身重力会对杠杆平衡产生影响
解析　(1)杠杆在动力和阻力的作用下处于静止状态,是平衡状态;
(2)因为第一种方案的动力臂大于第二种方案的动力臂,根据杠杆的平衡条件可知,在阻力和阻力臂都相同的情况下,动力臂越大的越省力,故F1(3)小思同学用图3装置进行探究,支点在杠杆的一端,杠杆自身重力对杠杆平衡产生影响。
10.(1)右　(2)1　0.15　(3)F1l1=F2l2　(4)拉力的力臂　OB
解析　(1)实验前,发现杠杆左端下沉,说明杠杆的左端偏重,应将杠杆平衡螺母向右调节,直到杠杆在水平位置平衡;(2)由图2结合表中数据可知,每格的长度是0.05 m,每个钩码的重力为0.5 N,因此图2中阻力臂为0.15 m,阻力为1 N;(3)根据表中数据可知,杠杆的平衡条件为F1l1=F2l2;(4)力臂不一定是支点到力的作用点的距离,用弹簧测力计斜拉可使结论更具有普遍性,因为这样做改变了拉力的力臂,使力臂与杠杆不重合;从支点到力的作用线的距离叫力臂,因此拉力F的力臂应为OB。
素养探究全练
11.(1)0.12 N　(2)S　(3)见解析
解析　(1)塑料摆叶AOB可视为杠杆,此时动力臂和阻力臂分别为l1=OC=4.5 cm,l2=OD=1.5 cm,动力F1=G叶瓣=0.04 N,根据杠杆平衡条件得0.04 N×4.5 cm=F2×1.5 cm,解得F2=0.12 N,磁铁受到的重力G磁=F2=0.12 N;(2)由题可知,线圈E对磁铁B有排斥作用,所以线圈E上端的磁极是S极;(3)摆叶AOB顺时针摆动后,力臂l1变小,力臂l2变大,F1l1第4节　简单机械
第3课时　滑轮和滑轮组
基础过关全练
1.(2023浙江杭州余杭期中)图中物体A的重力为G,在拉力F的作用下,物体沿水平桌面做匀速直线运动,已知物体受到水平桌面的摩擦力为f,则人对绳的拉力F的大小等于(不计滑轮重、细绳和滑轮间的摩擦) (　　)
A.0.5 G　　B.2 G　　C.0.5 f　　D.2 f
2.(2023浙江杭州采荷中学教育集团月考)用下列方法匀速提升同一重物,若不计绳子、滑轮的重力及摩擦,其中最省力的是 (　　)
A　　B　　C　　D
3.(2023浙江杭州上城开元中学期中)如图所示,不计滑轮重及摩擦,分别用力F1、F2匀速提升同一重物,若力F1、F2在相等时间内对物体所做的功相等,则力F1、F2及其功率P1、P2的大小关系为 (　　)
A.F1>F2　P1F2　P1>P2
C.F1>F2　P1=P2　　D.F14.(2022广西贺州中考)如图所示的滑轮为　　　(选填“动”或“定”)滑轮;若不计滑轮重及细绳和滑轮间的摩擦,用竖直向上的拉力F=　　　N,可以匀速提升滑轮下重为100 N的物体。
能力提升全练
5.(2021江苏盐城中考,9,★★☆)旗杆顶端装有定滑轮,升旗时旗手向下拉绳子,国旗冉冉升起。下列说法正确的是 (　　)
A.旗手对绳的拉力一定等于国旗重力
B.旗手对绳的拉力等于国旗重力的一半
C.国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动的距离
D.国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离的一半
6.(2022河南中考,12,★☆☆)为了将一物块送到高处,小杰用木板和滑轮搭建了如图所示的装置。用力F拉动绳端,物块沿斜面匀速向上运动,下列说法正确的是 (　　)
A.该装置使用滑轮是为了更加省力
B.此过程中物块的动能转化为重力势能
C.物块所受摩擦力的方向沿斜面向下
D.若绳子突然断开,物块将立即下滑
7.(2023浙江杭州上城建兰中学月考,17,★★☆)如图所示装置中,均匀木棒AB的A端固定在铰链上,悬线一端绕过一定滑轮,另一端用线套套在木棒上使棒保持水平。现使线套逐渐向右移动,但始终使木棒保持水平,则悬线上的拉力T(木棒和悬线足够长) (　　)
A.先逐渐变小,后又逐渐变大
B.逐渐变大
C.先逐渐变大,后又逐渐变小
D.逐渐变小
8.(2021广东中考,14,★☆☆)用如图甲所示的滑轮组提升重200 N的物体,已知拉力F为80 N,不计绳重和摩擦。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,反映绳子自由端运动的图线是　　　(选填“A”或“B”),动滑轮重为　　N,3 s内对物体做的有用功为　　　　J。
9.(2023浙江杭州十中期中,25,★★☆)如图所示,当F1=4 N,F2=3 N时物体A相对于地面静止,物体B以0.1 m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动,可知,弹簧测力计读数为　　N,拉力F2的功率为　　W;如果增大F2,物体A　　　　(选填“可能”或“不可能”)向左运动。(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)
10.【学科素养 · 科学思维】(2022山东枣庄中考,27,★☆☆)如图所示,若利用滑轮组向下拉绳将重物提升,请画出滑轮组绕绳方法。
11.(2023浙江宁波镇海期中,30,★★☆)如图,某工人用100 N的水平拉力F,抓紧绳子的一端,沿水平方向匀速向右运动,
10 s内将矿井里重为160 N的物体提升4 m。若不计摩擦和绳重,求:
(1)动滑轮的重力;
(2)拉力F移动的速度。
素养探究全练
12.【学科素养 ·科学思维】反思是一种良好的学习品质。
(1)一根轻质硬棒AB,在力的作用下能绕固定点O转动。现在硬棒AB上施加两个力F1和F2 ,O点到F1和F2的作用线的距离分别为d1和d2。小宁认为,只要满足F1d1=F2d2 ,则硬棒AB一定保持静止状态或匀速转动状态。你认为小宁的想法正确吗 请说出你的理由。
(2)在“动滑轮”实验中,小宁通过如图所示装置进行实验,得到结论:使用动滑轮匀速提升物体,竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为,即使不计摩擦和绳重,上述结论要成立,物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件,并予以证明。
答案全解全析
基础过关全练
1.C　由题可知,因物体A做匀速直线运动,则物体A受到水平桌面的摩擦力与物体A受到的拉力是一对平衡力,又因滑轮是动滑轮,对物体A进行受力分析可知,2F=f,即F=f=0.5 f。故选C。
2.D　由题可知,选项A中有两段绳子承担物重,故拉力F1等于重物重力的二分之一;选项B中有两段绳子承担物重,拉力F2也等于重物重力的二分之一;选项C中的定滑轮不省力也不费力,拉力F3等于重物的重力;选项D中有三段绳子承担物重,故拉力F4等于重物重力的三分之一,综上可知,当提升同一重物时,最省力的是D选项的方法。
3.C　由题可知,图(a)为定滑轮,图(b)为动滑轮,动滑轮可省力,则在匀速提升同一重物时,F1>F2。又由题可知,力F1、F2在相等时间内对重物所做的功相等,根据公式P=可知,P1=P2。故选C。
4.动　50
解析　由图可知,该滑轮随物体一起移动,为动滑轮;使用动滑轮能省一半力,因匀速提升物体,若不计滑轮重及细绳和滑轮间的摩擦,则竖直向上的拉力F=G=×100 N=50 N。
能力提升全练
5.C　旗杆顶端装有定滑轮,若计绳重和摩擦,旗手对绳的拉力大于国旗的重力,故A、B错误;使用定滑轮时,不省距离也不费距离,国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动的距离,故C正确、D错误。
6.C　由图可知,该滑轮固定不动,是一个定滑轮,使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向,选项A错误;物块沿斜面匀速向上运动,质量不变,速度不变,动能不变,故不是物块的动能转化为重力势能,选项B错误;物块沿斜面匀速向上运动,滑动摩擦力与物体的相对运动方向相反,所以摩擦力的方向是沿斜面向下的,选项C正确;若绳子突然断开,由于物块具有惯性,仍然会向上移动一段距离,选项D错误。
7.A　把木棒AB视为一个可绕A端转动的杠杆,如图所示,G表示木棒AB的自重,LO表示木棒的重心到A端的距离,T表示悬线拉力,L表示悬线拉力T的力臂。
由杠杆的平衡条件可知GLO=TL。由此得,当线套在木棒上逐渐向右移动时,悬线拉力T的动力臂L(L1、L2、L3、L4)经历了先逐渐变大后又逐渐变小的过程,为使木棒保持水平,悬线的拉力T逐渐变小后又逐渐变大。故选A。
8.A　40　300
解析　由图甲可知,n=3,设物体上升距离为h,则绳子自由端移动的距离s=3h,所以图乙中图线A是绳子自由端运动的s-t图像,而图线B是物体运动的s-t 图像;不计绳重和摩擦,拉力F=(G+G动),则动滑轮重力G动=3F-G=3×80 N-200 N=40 N;由图乙中的图线B可知,t=3 s时,物体运动的高度h=1.5 m,对物体所做的有用功W有用=Gh=200 N×1.5 m=300 J。
9.9　0.6　不可能
解析　不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦,此时定滑轮处于平衡状态,在水平方向上受到向左的拉力和3段绳子向右的拉力,由力的平衡条件可得,弹簧测力计的示数F=3F2=3×3 N=9 N;由图知动滑轮绳子的有效股数n=2,则绳子自由端移动的速度v=2v物=2×0.1 m/s=0.2 m/s,F2的功率P2===F2v=3 N×0.2 m/s=0.6 W;如果增大F2,B将做加速运动,B对A的压力和接触面的粗糙程度不变,则B与A之间的摩擦力不变,A受到B的摩擦力不变,则物体A不可能向左运动。
10.如图所示
解析　向下拉绳将重物提升,从绳子的自由端绕过定滑轮,再绕过动滑轮,最后挂在定滑轮的下面的挂钩上。
11.(1)40 N　(2)0.8 m/s
解析　(1)由图可知,滑轮组中,承担物重的绳子股数n=2,不计摩擦和绳重,拉力F=(G+G动),则动滑轮重力G动=2F-G=2×100 N-160 N=40 N;
(2)绳子自由端移动的距离s=2h=2×4 m=8 m,绳子自由端移动的速度v===0.8 m/s。
素养探究全练
12.解析　(1)小宁的想法不正确,如果硬棒AB在F1的作用下绕固定点O发生转动的方向与在F2的作用下绕固定点O发生转动的方向相同,那么即使F1d1=F2d2成立,硬棒AB也不可能保持静止状态或匀速转动状态。
(2)在不计摩擦和绳重的情况下,F=,
若拉力FG动。即使用动滑轮匀速提升物体满足竖直向上的拉力小于物重G的条件是物重G大于动滑轮重G动,即G>G动。第3章　能量的转化与守恒
第4节　简单机械
第1课时　认识杠杆
基础过关全练
1.(2023浙江杭州上城开元中学期中)如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图,下列有关说法正确的是 (　　)
A.甘蔗放在b点的力臂比放在a点的力臂小
B.此杠杆受到的阻力是甘蔗对刀刃的压力
C.手沿F1方向用力的力臂比沿F2方向的大
D.此杠杆的支点在手与刀柄接触的位置
2.(2023山东济南高新区期中)如图所示,当人们钓鱼时,钓鱼竿可看成是一个杠杆。能正确表示其支点O、动力F1和阻力F2的是 (　　)
3.【新独家原创】关于动力臂的说法正确的是(　　)
A.动力臂是从支点到动力作用点的线段距离
B.动力臂一定在杠杆上
C.动力臂是从支点到动力作用线的距离
D.动力臂长短对杠杆的使用没有影响
4.(2021福建中考)在图中画出使用铡刀时动力F的力臂l。
能力提升全练
5.【学科素养 ·探究实践】(2022山东济南中考,8,★☆☆)小强开启饮料时,瓶起子可视为一个杠杆,如图所示。下列各图能正确表示其工作原理的是 (　　)
A　　B
C　　D
6.【跨学科·体育】(2023浙江宁波海曙雅戈尔中学期中,1,★☆☆)踮脚是一项非常好的有氧运动,它简单易操作,不受场地和天气的限制,不仅能缓解工作疲劳,还能锻炼小腿后侧肌肉,深受广大公司白领的喜爱,踮脚运动的基本模型是杠杆,下列与踮脚的原理相同的杠杆是 (　　)
A.筷子　　B.核桃夹
C.钓鱼竿　　D.天平
7.【学科素养 ·探究实践】(2022四川绵阳中考,16,★☆☆)建筑工人用独轮车
搬运砖头,如图所示。推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力,对此分析正确的是 (　　)
A.以轮子轴心为支点,动力臂大于阻力臂
B.以轮子轴心为支点,动力臂小于阻力臂
C.以人手握车杆的点为支点,动力臂大于阻力臂
D.以人手握车杆的点为支点,动力臂小于阻力臂
8.(2021甘肃武威中考,9改编,★☆☆)如图所示是常用的核桃夹,当用力摁住C点夹核桃时,可把　　　　　点看成支点,使用核桃夹时,动力　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)阻力。
9.【主题教育·历史文化】(2022浙江宁波北仑期末,18,★☆☆)杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用。护城河上安装使用的吊桥就是一个杠杆,由图可知它的支点是　　　　(选填“A”“B”或“C”)点,请在图中画出动力臂L1。
10.[2021浙江衢州中考,22(2),★☆☆]“认真观察和仔细分析”是科学研究的基本要求。
如图甲是某饮水器水龙头的结构示意图,A是固定的出水口,B是一根手柄,C是一根连接在阀门上的杆,由弹簧将它拉紧,O1是连接B、C的一根销钉。可将手柄简化为一个杠杆,手柄与A的接触点O2为支点,下压手柄,C就上升,阀门打开水流出;放手后,C自动恢复原位,水龙头关闭。
①请在图乙中画出动力F1的力臂l1。
②正常使用手柄取水时,其动力　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)阻力。
素养探究全练
11.【学科素养 ·探究实践】(2022山西中考)如图甲所示,清明假期,亮亮同学回到老家,看到工程队正施工埋电线杆,进行电网改造。亮亮发现他们挖的坑形很特别,如图乙所示。工程师告诉亮亮这种坑不仅省力,还能缩短移动的距离。要把图乙中的电线杆竖立到坑内,请你画出作用在杆上A点最小力的示意图。
　　 甲　　　 　　　　　　　　乙
答案全解全析
基础过关全练
1.B　由图知,甘蔗放在b点比放在a点时的阻力臂大,故A错误;甘蔗对刀刃的压力为阻力,故B正确;由图知,手沿F2方向用力比沿F1方向用力时的动力臂要大,则沿F2方向用力更省力,故C错误;杠杆绕着转动的固定点叫支点,则铡刀的支点在铡刀与底座的连接处,故D错误。故选B。
2.B　动力是上面手施加的力,阻力是鱼线对鱼竿竖直向下的拉力。
3.C　动力臂是从支点到动力作用线的距离,选项A错误,C正确。力臂不一定在杠杆上,选项B错误。当阻力,阻力臂一定时,动力臂越长对应的动力越小,故动力臂的长短对杠杆的使用有影响,选项D错误。故选C。
4.如图所示
解析　延长动力作用线,从支点O向动力作用线作垂线,支点到垂足的距离即动力臂l。
能力提升全练
5.A　用瓶起子开启瓶盖时,支点是瓶起子与瓶盖上方的接触点,即选项图中杠杆的左端O,阻力为瓶盖对瓶起子竖直向下的作用力F2,动力为手对瓶起子右端竖直向上的作用力F1,因为动力臂大于阻力臂,所以F16.B　踮脚运动的基本模型是杠杆,由图可知,动力臂大于阻力臂。使用筷子和钓鱼竿时,动力臂小于阻力臂,故A、C错误;使用核桃夹时,动力臂大于阻力臂,故B正确;使用天平时,动力臂等于阻力臂,故D错误。故选B。
7.A　杠杆绕着转动的固定点叫支点,当建筑工人用独轮车搬运砖头时,独轮车绕轮子轴心转动,则支点是轮子轴心,人手向上的作用力是动力,车厢和砖头的总重力是阻力;已知推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力,即动力小于阻力,所以动力臂大于阻力臂,故选项A正确,B、C、D错误。
8.A　小于
解析　当用力摁住C点夹核桃时,核桃夹围绕A点转动,故A为支点;由图知,动力臂大于阻力臂,所以动力小于阻力。
9.C　如解析图所示
解析　如图所示,在拉力的作用下吊桥绕着点C转动,所以它的支点是C点; 动力作用在A点,方向沿绳子斜向上,过支点C做动力作用线的垂线,支点到垂足的距离为动力臂L1,如图所示。
10. ①见解析图　②小于
解析　延长F1的作用线,从支点向动力F1的作用线作垂线,支点到垂足的距离为力臂l1。如图所示。
正常使用手柄取水时,动力臂要大于阻力臂,所以动力小于阻力。
素养探究全练
11.如解析图所示
解析　O点为支点,F作用在A点,方向竖直向上时,OA为动力臂,动力臂最长,动力F最小。第3章　能量的转化与守恒
第4节　简单机械
第4课时　机械效率
基础过关全练
1.(2023浙江杭州上城开元中学期中)如图所示,把同一物体分别沿斜面BA和CA拉到顶端A,若沿斜面的拉力F1=F2,则斜面两边的机械效率ηB、ηC的大小关系是 (　　)
A.ηB<ηC　　B.ηB=ηC
C.ηB>ηC　　D.不能确定
2.如图所示的甲、乙两套装置,每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为200 N和100 N的重物匀速提升相同高度,若拉力均竖直向上,两装置中,相同的是(　　)
　　　　　　甲　　　　　　　乙
A.拉力　　B.有用功
C.额外功　　D.机械效率
3.(2022甘肃兰州中考)如图所示,斜面长10 m,高4 m。用平行于斜面F=50 N的拉力,将重100 N的物体,从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中,下列说法正确的是(　　)
A.利用此装置既可以省力,也可以省功
B.物体受到的摩擦力为50 N
C.对物体所做的有用功为500 J
D.该斜面的机械效率为80%
4.【主题教育·农学著作】(2022 江西中考)明代学者宋应星(江西人)著有《天工开物》,如图所示,是书中描绘古代劳动人民
用桔槔汲水的场景。桔槔属于　　(选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”),使用时,机械效率η　　1(选填“>”“<”或“=”)。
能力提升全练
5.(2022浙江杭州西湖期末,11,★★☆)小金用如图所示装置和相关的实验仪器探究斜面机械效率的影响因素,斜面长为L,高为h,他用沿斜面向上的拉力F把重为G的物体从斜面底端匀速拉到顶端。下列说法错误的是(　　)
A.改变h即可探究斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响
B.该过程中克服斜面摩擦力做的功属于额外功
C.该斜面的机械效率为×100%
D.若物体没有被拉到斜面顶端,则无法测出斜面的机械效率
6.(2022黑龙江哈尔滨中考,11,★★☆)如图所示,用一个动滑轮把重100 N的沙袋从地面匀速提到6 m高的楼上,所用拉力60 N(绳重和摩擦不计),下列说法正确的是 (　　)
A.动滑轮重40 N
B.绳子自由端通过的距离为12 m
C.拉力做的有用功为720 J
D.动滑轮的机械效率为8.3%
7.(2023浙江杭州十中期中,15,★★☆)(多选)某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮重相同)在相同时间内把重物提升相同高度。不计绳重及摩擦,下列说法正确的是　 (　　)
A.甲滑轮组更省力
B.力F2做功的功率大
C.两个滑轮组机械效率一样大
D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组的高
8.(2023浙江杭州十三中期中,25,★★☆)如图所示,斜面长度为4 m,高度为1.5 m,将重为100 N的物体由斜面的底端匀速拉到顶端,克服物体重力所做的功为　　　J,若斜面的机械效率为75%,拉力的大小为　　　N。
9.(2022浙江宁波海曙校级期末,31,★☆☆)如图所示的滑轮组,不计绳重和摩擦,工人的重力为600 N,绳子能承受的最大拉力F1为1 000 N。当工人匀速提升重力为800 N的货物A时,工人所用的拉力F2为500 N,货物在50 s内被匀速提升2 m。(g=10 N/kg)求:
(1)拉力F2做功的功率;
(2)滑轮组最大的机械效率(百分号前保留一位小数)。
素养探究全练
10.【学科素养·探究实践】(2023浙江杭州上城开元中学期中)在探究“滑轮组机械效率”时,用两个滑轮组进行了4次测量,用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据,再用两个动滑轮和两个定滑轮测得第4组数据,如表:
物重G物/N 1 2 4 4
动滑轮重G动/N 0.5 0.5 0.5 1
钩码上升 高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.1
动力F/N 0.7 1.1 2
动力作用点 移动的距离s/m 0.3 0.3 0.3 0.5
滑轮组的机械 效率η 47.6% 60.6% 　 50%
(1)根据表中前3次实验数据,画出甲图滑轮组的绕绳方法;
(2)实验中,测量绳端拉力F时,应尽量缓慢竖直向上匀速拉动测力计,读出乙图中测力计的示数为　　N,第3次实验时滑轮组的机械效率为　　;
(3)由表中第1、2、3组数据可知:同一滑轮组,提升的重物越　　(选填“轻”或“重”),机械效率越大。
答案全解全析
基础过关全练
1.C　同一物体升高的高度相同,根据公式W=Gh可知,有用功相同;因为CA>CB,F1=F2,根据公式W=Fs可知W2>W1,因为η=,当有用功相等时总功越大,机械效率越低,即ηB>ηC。故选C。
2.C　每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计,由图可知,甲图n=2,乙图n=3,所以F甲=,F乙=,故A错误;克服重物重力所做的功就是有用功,即W=Gh,W甲=200 N×h,W乙=100 N×h,W甲不等于W乙,故B错误;由于绳重和摩擦不计,因此克服动滑轮重力所做的功就是额外功,W额=G动h,由于每个滑轮的质量均相等且提升相同高度,因此两装置中额外功相同,故C正确;η=×100%=×100%,W额相同而W有不同,所以它们的机械效率不同,故D错误。故选C。
3.D　此装置为斜面,可以省力,但根据功的原理可知,使用任何机械都不省功,故使用此装置不省功,故A错误;对物体做的有用功W有=Gh=100 N×4 m=400 J,故C错误;总功W总=Fs=50 N×10 m=500 J,机械效率η=×100%=×100%=80%,故D正确;额外功W额外=fs=W总-W有=500 J-400 J=100 J,物体受到的摩擦力f===10 N,故B错误。故选D。
4.杠杆　<
解析　使用桔槔时,桔槔能在力的作用下绕悬挂点转动,所以桔槔属于杠杆;用桔槔汲水时,要提升桔槔、水桶做额外功,使得有用功小于总功,故η<1。
能力提升全练
5.D　在长度一定时,改变斜面的高度h可改变斜面的倾斜程度,故可以探究斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响,故A不符合题意;在斜面上克服斜面摩擦力做的功属于额外功,故B不符合题意;根据η=×100%=×100%可以算出该斜面的机械效率,故C不符合题意;若物体没有被拉到斜面顶端,斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度都不变,的值不变,斜面的机械效率不变,故可以测出斜面的机械效率,故D符合题意。故选D。
6.B　由图可知,n=2,因为不计绳重和摩擦,F=,所以动滑轮的重力G动=2F-G=2×60 N-100 N=20 N,A错误;绳子自由端通过的距离s=nh=2×6 m=12 m,B正确;拉力做的有用功W有用=Gh=100 N×6 m=600 J,C错误;拉力做的总功W总=Fs=60 N×12 m=720 J,动滑轮的机械效率η=×100%=×100%≈83.3%,D错误。故选B。
7.BD　由图可知,甲、乙两个滑轮组中承重绳子的股数分别为n甲=3,n乙=4,不计绳重和摩擦,两个滑轮组中绳子自由端的拉力分别为F1=(G+G轮),F2=(G+2G轮),由于题干中未提供重物的重力G与滑轮重力之间的大小关系,因此无法判断F1、F2的大小关系,故A错误;两个滑轮组中绳子自由端移动的距离分别为s1=3h,s2=4h,两个滑轮组中拉力做的总功分别为W1=F1s1=(G+G轮)×3h=(G+G轮)h,W2=F2s2=(G+2G轮)×4h=(G+2G轮)h,因为(G+G轮)h<(G+2G轮)h,所以W18.150　50
解析　克服物体重力所做的功(有用功)W有用=Gh=100 N×1.5 m=150 J;
由η=×100%得,拉力做的总功
W总===200 J,
由W总=Fs可得拉力大小
F===50 N。
9.(1)40 W　(2)83.3%
解析　(1)由图知,承担货物重力的绳子的有效股数n=2,所以绳子自由端移动的距离s=2h=2×2 m=4 m,拉力F2=500 N,拉力F2做的功W=F2s=500 N×4 m=2 000 J,用时t=50 s,拉力F2做功的功率P===40 W。
(2)不计绳重和摩擦时有F2=,所以动滑轮的重力G动=nF2-G=2×500 N-800 N=200 N,工人的重力为600 N,绳子能承受的最大拉力F1为1000 N,那么绳子自由端的最大拉力F=G人=600 N时,能提升的物体最重,G'=nF-G动=2×600 N-200 N=1 000 N,此时滑轮组的机械效率最大,η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%≈83.3%。
素养探究全练
10.(1)如解析图所示　(2)1.6　66.7%　(3)重
解析　(1)由表中数据可知,前3次实验绳子的有效股数n===3,即滑轮组由3股绳子承担物重,因此绳子应从动滑轮处绕起,如图所示:
(2)图乙中测力计的分度值为0.2 N,示数为1.6 N;
第3次实验时滑轮组的机械效率为
η=×100%=×100%=×100%≈66.7%;
(3)由表中第1、2、3组数据可知:同一滑轮组,提升的重物越重,机械效率越大。

展开更多......

收起↑